科思創電動汽車電池包上殼體解決方案:循賦新生,守衛安全

2020 年中國新能源汽車產量超過 130 萬輛,而汽車電池包作為新能源汽車的關鍵部件,面臨著同時提高安全性和能量密度的巨大挑戰。作為全球領先的材料供應商之一,科思創攜手合作夥伴帶來全新的解決方案,助力汽車電池包上殼體的效能提升。

硬核實力見真章

PC+LFT-D 技術

PC+LFT-D 由科思創與合作伙伴專案聯合研發,以聚碳酸酯或其合金(統稱 PC)為原料,採用長纖維(目前為玻璃纖維)增強熱塑性塑膠的線上共混及模壓(LFT-D)工藝,是製造大尺寸的電動汽車電池包上殼體的創新技術。該技術在輕量化、環保、設計自由度、生產效率等方面均有全新突破。

九大卓越效能,

重塑行業新典範

科思創電動汽車電池包上殼體解決方案:循賦新生,守衛安全

適用性

PC+LFT-D 非常適合於製造電池包上殼體。PC 材料優異的阻燃效能、尺寸穩定性及力學效能,與 LFT-D 工藝固有的長纖維保持率相得益彰,完美地契合了電池包上殼體應用的需求。透過不懈的努力,研發人員摸索出了一套行之有效的阻燃方法。另外,產品在高剛性的同時兼具高韌性,零件不易開裂;上下殼體可以更緊密地結合,提升了電池包在長期使用時的氣密性水平。

該技術非常適合於汽車行業的大規模、自動化的生產要求。與熱固性塑膠費時費力的操作過程相比,生產效率有望提高 50% 以上。

阻燃效能

安全性是一切技術的前提和基礎。傳統觀念認為熱塑性材料難以透過國標的外燃火燒實驗,本技術顛覆了這一觀念。在火燒實驗中,電池包上殼體表面形成碳化層並迅速覆蓋整個零件,起到阻隔火焰的作用並減少高溫對碳化層下的材料的影響。火燒實驗後零件的形狀保持完好。相對於金屬上殼體,傳入電池包內部的熱量反而更少。

——創新的阻燃塗層解決方案

我們以特殊化學結構的聚氨酯產品為基礎,開發了創新的阻燃解決方案。該解決方案可適用於高效能阻燃塗料的應用場景。基於此方案開發的阻燃塗料具備密度低、操作友好、施工高效、快速固化的特點。有利於新能源汽車動力電池輕量化,並且可適用自動化線操作。此外針對電池殼體的不同材料,該阻燃塗層可體現優異附著力。尤其配合科思創的 PC+LFT-D 可提供一體化解決方案,在實現新能源汽車動力電池輕量化的同時,也助力於動力電池滿足更優異的阻燃效能、隔熱效能。在電池發生熱失控時,可以有效阻隔火焰侵入乘客艙,幫助滿足 GB 38031-2020 (電動汽車用動力蓄電池安全要求)的安全要求。

科思創電動汽車電池包上殼體解決方案:循賦新生,守衛安全

輕量化

PC 方案較於主流的 SMC 方案密度較低,且使用玻纖更少,該技術的使用可實現至少 20% 的減重。

環保回收

PC+LFT-D 技術採用熱塑性塑膠(PC)為基材,解決了目前使用的熱固性塑膠方案的環保回收難題。以目前的發展趨勢預測,2035 年純電動車將成為中國市場的主流,屆時電池包的累計報廢量將超過一億個。若其中 50% 使用熱固性塑膠製造上殼體,將產生 50 萬噸的難於回收的廢棄物,其體積超過 30 萬m ,可以填滿 150 個標準游泳池。這顯然與發展電動汽車的環保初衷背道而馳。而廢棄的熱塑性塑膠則可以較為方便地再次熔融,迴圈使用。

經濟性

如果考慮到本技術帶來的生產效率的提升, PC+LFT-D 技術的單位生產成本與 SMC 工藝相當,遠低於其它熱塑性材料工藝(如 HP-RTM , PCM);且所需新增固定資產投資較低,適合大規模地推廣。

設計自由度

因為使用熱塑性塑膠,產品設計的自由度較金屬和熱固性塑膠方案有了顛覆性的提升。設計人員不需要再拘泥於呆板的結構;也不必因為板材成型方法的限制而犧牲寶貴的空間。他們可根據實際需要,自由地分佈不均勻的壁厚和調整區域性結構(例如,增加較為複雜的筋位),既達到安全方便的使用要求,又可最大化地利用空間、節省材料、減輕重量。設計和工程人員可在本技術平臺的基礎之上大開腦洞,整合其它零件和功能。在提升設計自由度的同時,幫助簡化工藝,提高勞動生產率。

顛覆性的大尺寸零件,

精細成型工藝

大尺寸熱塑性材料的成型一直是工業界的一個難題,特別是當產品的投影面積大於 1。5㎡ 時,基本上可以認為是傳統高精度注塑工藝的禁區。而壓縮成型工藝可製造大的零件,精度卻不高。PC+LFT-D 技術完美地集成了二者的優點,目前已可以工業化生產投影面積大於 2。5㎡ 的部件, 且成型出近似注塑效果的複雜精細的結構,而相應的機器和模具成本均在可以接受的範圍之內。

共性技術

之前因為加工手段的限制,熱塑性工程塑膠一般只能透過注塑的方法制造較小的零件,同時只能摻混較短的纖維。而連續纖維方案必須透過預製板材模壓的方式生產。本技術填補了短纖維增強材料和連續纖維增強材料之間的空白,創造了一個新的技術平臺,它為 PC 及其它熱塑性工程塑膠的應用打開了另一扇大門;同時汽車工業也有了一種新的加工手段。本技術不但可以生產電池包上殼體,也可以很自然地延伸到其它大型零件(例如“四門兩蓋”)的製造上,為汽車的輕量化做出更大的貢獻。作為一項“共性技術”,其融合創新的空間巨大,可組合成多種新型複合材料,以滿足更為廣泛的應用需求。

清潔技術

PC+LFT-D 技術在生產過程中不發生化學反應,不揮發有毒有害物質(或揮發極微量),是更為清潔的創新技術。

自 2018 年至今,經過兩年的不懈努力,PC+LFT-D 技術已經基本成熟。而在此前,以該技術生產的原型產品曾先後在中國橡塑展和德國杜塞爾多夫 K 展亮相,並獲得了世界各國汽車主機廠、電池廠和零部件供應商的廣泛關注。

與合作伙伴的強強聯手,帶來了更優越的產品、更前沿的解決方案。科思創期待與更多合作方一起,共同駛向光明的未來!